一種可開合的垂直軸風力發電機風輪葉片結構的製作方法
2024-03-20 08:40:05 1
專利名稱：一種可開合的垂直軸風力發電機風輪葉片結構的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種風力發電機風輪葉片結構，尤其是一種可開合的垂直軸風力發電機風輪葉片結構。
背景技術：
把風的動能轉變成機械動能，再把機械能轉化為電力動能，這就是風力發電。風力發電的原理，是利用風力帶動風車葉片旋轉，再透過增速機將旋轉的速度提升，來促使發電機發電。依據目前的風車技術，大約是每秒三米的微風速度便可以開始發電。風力發電正在世界上形成一股熱潮，因為風力發電不需要使用燃料，也不會產生輻射或空氣汙染，是一種環保的能源獲得方式。公知的風力發電機一般分為水平軸風力發電機和垂直軸風力發電機，水平軸風力發電機受風向變化影響較大，一般要加裝風輪轉向裝置才能適應風向變化， 使其機械結構複雜，且有能量損耗在風輪轉向過程中。垂直軸風力發電機受風向變化影響較小，風能利用率較高，但是由於其風能利用率較高造成對風輪結構強度的要求較高，在風力過大時容易損壞。
發明內容
針對現有垂直軸風力發電機風輪葉片存在的上述問題，本發明提供一種可開合的垂直軸風力發電機風輪葉片結構。本發明解決技術問題所採用的技術手段為
一種可開合的垂直軸風力發電機風輪葉片結構，其中，包括一對葉片支撐盤和支撐軸， 所述支撐軸為圓柱形，所述一對葉片支撐盤為圓環形，所述圓環形內圓與所述支撐軸匹配， 所述一對葉片支承盤相隔預定距離套在所述支撐軸上；
所述一對葉片支撐盤之間設有風輪葉片，所述風輪葉片多於一片，所述風輪葉片為柱形體，所述柱形體包括上下端面和柱面，所述上下端面形狀及大小相同，並各自與相鄰的所述支撐盤連接，且使所述柱形體與所述一對支撐盤垂直；
所述圓環形支撐盤以多條連接其外圓和內圓的等分線分成與所述風輪葉片數相同個等分，取其中一條等分線稱為當前等分線，所述當前等分線與所述圓環形支撐盤外圓的交點稱為所述當前等分線的外節點，所述圓環形支撐盤外圓上所述當前等分線的外節點的逆時針方向的前一個由其他等分線與所述外圓相交形成的外節點稱為所述當前等分線的前節點；
所述柱形體任一端面包括頭部和尾部，所述頭部為圓形，所述圓形頭部直徑等於所述圓環形支撐盤的外圓半徑減去內圓半徑之差，所述圓形頭部的圓心位於一條所述等分線中點，稱一端面圓形頭部位於所述當前等分線中點的柱形體為當前柱形體，該端面為當前端面，稱當前柱形體沿圓環形支撐盤逆時針方向的第一個所述柱形體為第二柱形體，稱當前柱形體沿圓環形支撐盤逆時針方向的第二個所述柱形體為第三柱形體，所述當前等分線的外節點通過一條圓弧與所述當前等分線的前節點相連稱為外圓弧，做一圓形，使該圓形與所述當前端面的所述圓形頭部外切，與所述第二柱形體的與所述當前端面同一平面內的端面的所述圓形頭部內切，並與所述第三柱形體的與所述當前端面同一平面內的端面的所述圓形頭部外切，以該圓形與所述當前端面的所述圓形頭部的切點至所述當前等分線的前節點截取圓弧，稱該段圓弧為內圓弧，所述外圓弧與所述內圓弧於所述當前等分線的前節點處相交形成所述當前端面的尾部，所述外圓弧半徑與所述圓環形支撐盤外圓半徑相等，所述外圓弧與所述內圓弧及所述圓形頭部自所述當前等分線外節點順時針至所述內圓弧與所述圓形頭部切點處截取的圓弧圍成所述當前端面；
所述任一柱形體上下端面的圓形頭部圓心與相鄰的所述支撐盤鉸接，所述任一柱形體以其所述上下端面的圓形頭部的圓心連線為軸樞轉。上述可開合的垂直軸風力發電機風輪葉片結構，其中，所述風輪葉片的柱形體的上下端面的圓形頭部與相鄰的所述支撐盤之間有定位裝置，所述定位裝置鎖定所述柱形體的樞轉角度。上述可開合的垂直軸風力發電機風輪葉片結構，其中，所述風輪葉片有2片。上述可開合的垂直軸風力發電機風輪葉片結構，其中，所述風輪葉片有3片。上述可開合的垂直軸風力發電機風輪葉片結構，其中，所述風輪葉片有4片。上述可開合的垂直軸風力發電機風輪葉片結構，其中，所述風輪葉片有5片。上述可開合的垂直軸風力發電機風輪葉片結構，其中，所述風輪葉片有6片。 上述可開合的垂直軸風力發電機風輪葉片結構，其中，所述風輪葉片的數目為360 大於6的約數。本發明的有益效果是
風輪葉片可打開，可合上，合上後呈圓柱形，受風面積小，在風力過大時可保護風輪。
圖1是本發明一種可開合的垂直軸風力發電機風輪葉片結構的剖面結構示意圖； 圖2是本發明一種可開合的垂直軸風力發電機風輪葉片結構葉片打開時的剖面結構
示意圖3是本發明一種可開合的垂直軸風力發電機風輪葉片結構葉片為兩片時閉合情況下的剖面結構圖4是本發明一種可開合的垂直軸風力發電機風輪葉片結構葉片為兩片時開啟情況下的剖面結構圖5是本發明一種可開合的垂直軸風力發電機風輪葉片結構葉片為三片時開啟情況下的立體結構示意圖。
具體實施例方式下面結合附圖和具體實施例對本發明作進一步說明，但不作為本發明的限定。如圖1和圖5所示，本發明一種可開合的垂直軸風力發電機風輪葉片結構，其中， 包括一對葉片支撐盤1和支撐軸2，支撐軸2為圓柱形，一對葉片支撐盤1為圓環形，圓環形內圓11與支撐軸1匹配，一對葉片支承盤1相隔預定距離套在支撐軸2上；
一對葉片支撐盤1之間設有風輪葉片3，風輪葉片3多於一片，風輪葉片3為柱形體，柱形體包括上下端面和柱面，上下端面形狀及大小相同，並各自與相鄰的支撐盤1連接，且使柱形體與一對支撐盤1垂直；
圓環形支撐盤1以多條連接其外圓12和內圓11的等分線分成與風輪葉片3數相同個等分，取其中一條等分線稱為當前等分線4，當前等分線4與圓環形支撐盤1外圓12的交點稱為當前等分線4的外節點41，圓環形支撐盤1外圓12上當前等分線4的外節點41的逆時針方向的前一個由其他等分線與外圓12相交形成的外節點稱為當前等分線4的前節點 43 ；
柱形體任一端面包括頭部31和尾部32，頭部31為圓形，圓形頭部直徑等於圓環形支撐盤1的外圓12的半徑減去內圓11的半徑之差，圓形頭部31的圓心位於一條所述等分線中點，稱一端面圓形頭部31位於當前等分線4中點的柱形體為當前柱形體，該端面為當前端面，稱當前柱形體沿圓環形支撐盤1逆時針方向的第一個柱形體為第二柱形體，稱當前柱形體沿圓環形支撐盤1逆時針方向的第二個柱形體為第三柱形體，當前等分線4的外節點 41通過一條圓弧與當前等分線4的前節點43相連稱為外圓弧33，做一圓形，使該圓形與當前端面的圓形頭部31外切，與第二柱形體的與當前端面同一平面內的端面的圓形頭部31 內切，並與第三柱形體的與當前端面同一平面內的端面的圓形頭部31外切，以該圓形與當前端面的圓形頭部31的切點42至當前等分線4的前節點43截取圓弧，稱該段圓弧為內圓弧34，外圓弧33與內圓弧34於當前等分線4的前節點43處相交形成當前端面的尾部32， 外圓弧33半徑與圓環形支撐盤1外圓12的半徑相等，外圓弧33與內圓弧34及圓形頭部 31自當前等分線4外節點41順時針至內圓弧34與圓形頭部31切點42處截取的圓弧圍成當前端面；
任一柱形體上下端面的圓形頭部31的圓心與相鄰的支撐盤1鉸接，任一柱形體以其上下端面的圓形頭部31的圓心連線為軸樞轉。如圖1和圖2所示，本發明的原理是，風輪葉片3收起時每片葉片3的柱形體上下端面的外圓弧33圍成圓形，且由於外圓弧33的的半徑與圓環形支撐盤1的外圓12半徑相等，使得外圓弧33圍成的圓形與支撐盤1大小相同，且每片葉片3的柱形體上下端面的內圓弧34與所屬端面的圓形頭部31外切，與逆時針方向前一個葉片的柱形體端面的圓形頭部內切，使所有葉片3收起後形成圓柱體，減少了受風面積，可在風力過大時保護風力發電機風輪。在所有風輪葉片3打開時，每個風輪葉片3的柱形體上下端面的外圓弧33和內圓弧34形成內凹的迎風面，使風輪隨風以支撐軸2為軸轉動。同時葉片3的柱形體結構對上下兩個支撐盤1起到支撐作用，尤其是柱形體上下端面的圓形頭部31的部位形成的圓柱體形狀，可以有效的支撐上下兩個支撐盤1，分擔支撐軸2的受力，延長支撐軸2的使用壽命， 且在設計成外轉子的場合風輪為轉子，支撐軸2為定子，可在支撐軸2中設置線圈或者永磁體，由於柱形體分擔了支撐軸2的受力，使支承軸2在強度上的要求降低，使整個發電機的設計更加靈活方便。上述描述是建立在風輪順時針轉動的基礎上，逆時針轉動的風輪只需將上述當前等分線4的前節點43定義成順時針方向的前一條等分線於支撐圓盤1外圓12的交點，同時將第二柱形體和第三柱形體的方向定義在順時針方向即可。進一步的，風輪葉片3的柱形體的上下端面的圓形頭部31與相鄰的支撐盤1之間有定位裝置，定位裝置鎖定柱形體的樞轉角度。設置定位裝置可以控制風輪葉片3打開的角度，避免風輪葉片3的打開角度受到風力影響。進一步的，如圖3和圖4所示，風輪葉片可以是2片，在此基礎上也可以是3片、4 片、5片、6片或者任何360除了 1以外的約數片，只要是360除了 1以外的約數都可以整除 360，可將360度的圓環形支撐盤分成若干個等分，每個等分中設置一個風輪葉片，如果風輪葉片數不是360的約數，就無法等分圓環形支撐盤，造成風輪葉片之間間距不等，使風輪旋轉時受力不均易造成旋轉部位磨損。以上所述僅為本發明較佳的實施例，並非因此限制本發明的申請專利範圍，所以凡運用本發明說明書及圖示內容所作出的等效結構變化，均包含在本發明的保護範圍內。
權利要求
1.一種可開合的垂直軸風力發電機風輪葉片結構，其特徵在於，包括一對葉片支撐盤和支撐軸，所述支撐軸為圓柱形，所述一對葉片支撐盤為圓環形，所述圓環形內圓與所述支撐軸匹配，所述一對葉片支承盤相隔預定距離套在所述支撐軸上；所述一對葉片支撐盤之間設有風輪葉片，所述風輪葉片多於一片，所述風輪葉片為柱形體，所述柱形體包括上下端面和柱面，所述上下端面形狀及大小相同，並各自與相鄰的所述支撐盤連接，且使所述柱形體與所述一對支撐盤垂直；所述圓環形支撐盤以多條連接其外圓和內圓的等分線分成與所述風輪葉片數相同個等分，取其中一條等分線稱為當前等分線，所述當前等分線與所述圓環形支撐盤外圓的交點稱為所述當前等分線的外節點，所述圓環形支撐盤外圓上所述當前等分線的外節點的逆時針方向的前一個由其他等分線與所述外圓相交形成的外節點稱為所述當前等分線的前節佔.I— /、、、 所述柱形體任一端面包括頭部和尾部，所述頭部為圓形，所述圓形頭部直徑等於所述圓環形支撐盤的外圓半徑減去內圓半徑之差，所述圓形頭部的圓心位於一條所述等分線中點，稱一端面圓形頭部位於所述當前等分線中點的柱形體為當前柱形體，該端面為當前端面，稱當前柱形體沿圓環形支撐盤逆時針方向的第一個所述柱形體為第二柱形體，稱當前柱形體沿圓環形支撐盤逆時針方向的第二個所述柱形體為第三柱形體，所述當前等分線的外節點通過一條圓弧與所述當前等分線的前節點相連稱為外圓弧，做一圓形，使該圓形與所述當前端面的所述圓形頭部外切，與所述第二柱形體的與所述當前端面同一平面內的端面的所述圓形頭部內切，並與所述第三柱形體的與所述當前端面同一平面內的端面的所述圓形頭部外切，以該圓形與所述當前端面的所述圓形頭部的切點至所述當前等分線的前節點截取圓弧，稱該段圓弧為內圓弧，所述外圓弧與所述內圓弧於所述當前等分線的前節點處相交形成所述當前端面的尾部，所述外圓弧半徑與所述圓環形支撐盤外圓半徑相等，所述外圓弧與所述內圓弧及所述圓形頭部自所述當前等分線外節點順時針至所述內圓弧與所述圓形頭部切點處截取的圓弧圍成所述當前端面；所述任一柱形體上下端面的圓形頭部圓心與相鄰的所述支撐盤鉸接，所述任一柱形體以其所述上下端面的圓形頭部的圓心連線為軸樞轉。
2.如權利要求1所述可開合的垂直軸風力發電機風輪葉片結構，其特徵在於，所述風輪葉片的柱形體的上下端面的圓形頭部與相鄰的所述支撐盤之間有定位裝置，所述定位裝置鎖定所述柱形體的樞轉角度。
3.如權利要求1所述可開合的垂直軸風力發電機風輪葉片結構，其特徵在於，所述風輪葉片有2片。
4.如權利要求1所述可開合的垂直軸風力發電機風輪葉片結構，其特徵在於，所述風輪葉片有3片。
5.如權利要求1所述可開合的垂直軸風力發電機風輪葉片結構，其特徵在於，所述風輪葉片有4片。
6.如權利要求1所述可開合的垂直軸風力發電機風輪葉片結構，其特徵在於，所述風輪葉片有5片。
7.如權利要求1所述可開合的垂直軸風力發電機風輪葉片結構，其特徵在於，所述風輪葉片有6片。
8.如權利要求1所述可開合的垂直軸風力發電機風輪葉片結構，其特徵在於，所述風輪葉片的數目為360大於6的約數。
全文摘要
本發明公開了一種可開合的垂直軸風力發電機風輪葉片結構，其中，包括一對葉片支撐盤和支撐軸，所述支撐軸為圓柱形，所述一對葉片支撐盤為圓環形，所述圓環形內圓與所述支撐軸匹配，所述一對葉片支承盤相隔預定距離套在所述支撐軸上；所述一對葉片支撐盤之間設有風輪葉片，所述風輪葉片多於一片，所述風輪葉片為柱形體，所述柱形體包括上下端面和柱面，所述上下端面形狀及大小相同，並各自與相鄰的所述支撐盤連接，且使所述柱形體與所述一對支撐盤垂直。本發明的有益效果是風輪葉片可打開，可合上，合上後呈圓柱形，受風面積小，在風力過大時可保護風輪。
文檔編號F03D3/06GK102367781SQ201110287698
公開日2012年3月7日 申請日期2011年9月26日 優先權日2011年9月26日
發明者周陽 申請人:上海慶華蜂巢建材有限公司